金属纳米颗粒蜂窝晶格中的类狄拉克等离激元

我们考虑了一个二维金属纳米颗粒蜂窝晶格，其中每个纳米颗粒支持一个局域表面等离激元，并研究了由纳米颗粒间近场偶极相互作用产生的集体等离激元的量子性质。我们解析地研究了任意单个偶极矩取向下的集体等离激元的色散、有效哈密顿量和本征态。当偏振方向接近平面法线时，其谱呈现狄拉克锥，类似于石墨烯电子能带结构中的狄拉克锥。我们推导了集体等离激元的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表了类狄拉克的无质量玻色激发，其表现出与石墨烯中电子相似的效应，如非平凡贝里相位以及平滑非均匀性导致的背散射缺失。我们进一步讨论了如何通过改变局域表面等离激元的偏振来操纵布里渊区中的狄拉克点并在集体等离激元色散中打开能隙，从而为完全可调的石墨烯等离激元类似物铺平道路。